Підвищення зносостійкості робочих органів ґрунтообробних машин

Abstract

У межах кваліфікаційної роботи здійснено комплексне дослідження, спрямоване на підвищення експлуатаційної довговічності та опірності зношуванню робочих органів ґрунтообробної техніки. Основний науковий результат полягає в обґрунтуванні оптимального вибору хімічного складу конструкційних сталей та визначенні ефективних параметрів їх термічної обробки, що забезпечують формування зміцненої структури з підвищеною здатністю протистояти абразивному зношенню в ґрунтових умовах. У ході роботи сформовано два раціональні технологічні маршрути термообробки для новостворених низьколегованих сталей. Перший включає гарячу прокатку при 1000 °C, подальше гартування за температури 900 °C та наступний відпуск при 280 °C. Другий маршрут передбачає гарячепластичну деформацію при тій самій температурі, гартування при 210 °C з короткочасною витримкою 100 с та завершальний розподільний відпуск при 350 °C тривалістю 1000 с. Обидва варіанти забезпечують оптимальне зміцнення та сприятливий баланс твердості й в’язкості. Також розроблено технологію підсилення робочих органів шляхом установлення у найбільш навантажених зонах спеціальних зносостійких пластин. Ресурс цих елементів перевищує ресурс серійних аналогів приблизно у півтора рази, що істотно знижує частоту їх заміни та витрати на технічне обслуговування. Експериментальна перевірка в умовах супіщаного ґрунту показала, що робочі органи, виготовлені зі сталі запропонованого складу 0,35С–1,77Si–1,35Mn–0,58Cr–0,20Mo–0,04Nb–0,031Ti, демонструють підвищення зносостійкості на 20 % порівняно зі стандартними зразками. Це підтверджує ефективність як обраного хімічного складу сталі, так і оптимізованих режимів її термічної обробки.

As part of the qualification work, a comprehensive study was carried out aimed at increasing the operational durability and wear resistance of the working tools of soil-tillage machinery. The main scientific outcome lies in substantiating the optimal selection of the chemical composition of structural steels and determining effective parameters of their heat treatment, which ensure the formation of a strengthened structure with enhanced resistance to abrasive wear under soil conditions. Two rational heat-treatment routes were developed for the newly designed low-alloy steels. The first includes hot rolling at 1000 °C, subsequent quenching at 900 °C, and tempering at 280 °C. The second route involves hot deformation at the same temperature, quenching at 210 °C with a short holding time of 100 seconds, and a final partitioning treatment at 350 °C with a holding time of 1000 seconds. Both variants provide optimal strengthening and a favorable balance between hardness and toughness. A technology for reinforcing soil-tillage working tools was also developed, which consists of installing special wear-resistant plates in zones of maximum load. The service life of these elements exceeds that of standard components by approximately 1.5 times, significantly reducing replacement frequency and maintenance costs. Experimental testing under sandy-loam soil conditions showed that working tools manufactured from the proposed steel grade 0.35C–1.77Si–1.35Mn–0.58Cr–0.20Mo–0.04Nb–0.031Ti demonstrate a 20% increase in wear resistance compared to standard samples. This confirms the effectiveness of both the selected chemical composition and the optimized heat-treatment regimes.